JP2669931B2 - Mixing filter for carbon dioxide laser beam - Google Patents
Mixing filter for carbon dioxide laser beamInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ミキシングフィルタに関し、特に低出力
（〜100W以下）炭酸ガスレーザの主ビームと、He−Neレ
ーザのガイドビームをミキシングするためのフィルタに
関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mixing filter, and more particularly to a filter for mixing a main beam of a low output (up to 100 W) carbon dioxide gas laser and a guide beam of a He—Ne laser. It is about.
［従来の技術］ 炭酸ガスレーザビームを熱加工や医療に利用する場
合、赤外光である炭酸ガスレーザビーム（波長10.6μ
ｍ）の他、可視光であるHe−Neレーザビーム（波長0.63
3μｍ）をガイド光として用いる。これは、目に見えな
い炭酸ガスレーザビームをHe−Neレーザビームによって
位置決めするためである。このとき、これら波長の異な
る２種ビームをミキシングするため、ミキシングフィル
タと呼ばれる光学部品を用いる。[Prior Art] When a carbon dioxide laser beam is used for thermal processing or medical treatment, the carbon dioxide laser beam (wavelength: 10.6 μm) that is infrared light is used.
m), as well as visible He-Ne laser beam (wavelength 0.63
3 μm) is used as the guide light. This is because the invisible carbon dioxide laser beam is positioned by the He-Ne laser beam. At this time, in order to mix these two kinds of beams having different wavelengths, an optical component called a mixing filter is used.
第３図にミキシングフィルタの使用状態について示
す。ミキシングフィルタ30の表面には、入射角45゜で炭
酸ガスレーザビーム31を照射する。一方、ミキシングフ
ィルタ30の裏面には、炭酸ガスレーザビーム31の進行方
向と垂直にHe−Neレーザビーム32を照射する。このよう
にして２種のビームを照射すると、炭酸ガスレーザビー
ム31はミキシングフィルタを透過し、He−Neレーザビー
ムはミキシングフィルタによって反射されるため、図に
示すように２種のビームは混合される。このような機能
を備えるミキシングフィルタには、従来、He−Neレーザ
ビームに対して透明でかつ炭酸ガスレーザビームに対し
て吸収係数の低いCVD合成ZnSeを基板として、機基板の
両面に２種のビームを制御する誘電体多層コーティング
が施されたものが用いられてきた。誘電体多層コーティ
ングは、炭酸ガスレーザビームに対して透過性を示し、
He−Neレーザビームに対しては反射性を示す。FIG. 3 shows the usage state of the mixing filter. The surface of the mixing filter 30 is irradiated with the carbon dioxide laser beam 31 at an incident angle of 45 °. On the other hand, the back surface of the mixing filter 30 is irradiated with a He—Ne laser beam 32 in a direction perpendicular to the traveling direction of the carbon dioxide gas laser beam 31. When the two kinds of beams are thus irradiated, the carbon dioxide laser beam 31 passes through the mixing filter and the He-Ne laser beam is reflected by the mixing filter, so that the two kinds of beams are mixed as shown in the figure. . Conventionally, a mixing filter having such a function has a CVD synthetic ZnSe substrate which is transparent to a He-Ne laser beam and has a low absorption coefficient to a carbon dioxide laser beam, and has two types of beams on both sides of the machine substrate. Dielectric multilayer coatings have been used to control the. The dielectric multilayer coating is transparent to carbon dioxide laser beams,
It is reflective to He-Ne laser beams.
［発明が解決しようとする課題］ このようなミキシングフィルタは、He−Neレーザビー
ムに対して高反射率を有するよう誘電体多層コーティン
グが形成されているが、このビームは100％反射される
わけではない。He−Neレーザビームの一部は、コーティ
ングを透過して基板に到達する。従来、ミキシングフィ
ルタの基板には、He−Neレーザビームに対して透明なZn
Seが用いられているため、コーティングを透過した可視
光は、基板内で多重反射して、最終的に炭酸ガスレーザ
ビームの進行方向へ射出する。この場合、フィルタに照
射されたHe−Neレーザビームは、ビーム強度が異なる複
数のビームに分岐してしまう。このような分岐は基板両
面の平行度および基板面に形成された誘電体多層コーテ
ィングの光学特性（反射率および透過率）に依存する
が、いずれにせよ、分岐された複数のビームは正規のビ
ームからわずかにずれて発生する。このような事態は、
目に見えない炭酸ガスレーザビームを目的の位置に精度
よく照射する上で、極めて深刻な問題である。[Problems to be Solved by the Invention] In such a mixing filter, a dielectric multilayer coating is formed so as to have a high reflectance for a He-Ne laser beam, but this beam is not completely reflected. is not. Part of the He-Ne laser beam penetrates the coating and reaches the substrate. Conventionally, the mixing filter substrate is made of Zn that is transparent to the He-Ne laser beam.
Since Se is used, the visible light that has passed through the coating is multiply reflected within the substrate and finally emitted in the traveling direction of the carbon dioxide laser beam. In this case, the He-Ne laser beam with which the filter is irradiated splits into a plurality of beams having different beam intensities. Such divergence depends on the parallelism of both surfaces of the substrate and the optical characteristics (reflectance and transmittance) of the dielectric multilayer coating formed on the substrate surface. In any case, the diverged beams are regular beams. Occurs slightly off from. Such a situation
This is a very serious problem in accurately irradiating the target position with the invisible carbon dioxide laser beam.
それゆえに、この発明は上記問題点が解消され、炭酸
ガスレーザビームを目的の位置に精度良く照射すること
ができるミキシングフィルタを提供することにある。Therefore, the present invention solves the above problems and provides a mixing filter capable of accurately irradiating a target position with a carbon dioxide laser beam.
［課題を解決するための手段］ この発明に従う炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフ
ィルタは、基板と、基板の表面に設けられ、入射される
炭酸ガスレーザ光の反射を防止しながら透過させるため
のレーザ光透過積層膜と、基板の裏面に設けられ、入射
される可視光を反射させるための可視光反射積層膜とを
備え、上記基板は、GaAs基板であることを特徴としてい
る。[Means for Solving the Problems] A mixing filter for a carbon dioxide gas laser beam according to the present invention is provided on a substrate and a surface of the substrate, and a laser beam transmitting laminated layer for transmitting the incident carbon dioxide gas laser beam while preventing reflection thereof. A film and a visible light reflection laminated film provided on the back surface of the substrate for reflecting incident visible light are provided, and the substrate is a GaAs substrate.
［作用］ この発明に従うミキシングフィルタにおいて、基板に
は、可視光に対して不透明でかつ炭酸ガスレーザ光に対
して低吸収なGaAs基板を用いている。[Operation] In the mixing filter according to the present invention, the substrate is a GaAs substrate that is opaque to visible light and has low absorption for carbon dioxide laser light.
この発明のミキシングフィルタは従来と同様第２図に
示すように使用する。図に示すように、GaAs基板11表面
のレーザ光透過積層膜21には、入射角45゜で炭酸ガスレ
ーザビーム31を照射する一方、GaAs基板11裏面の可視光
反射積層膜22には、炭酸ガスレーザビーム31の進行方向
と垂直に、He−Neレーザビーム32を照射する。このと
き、炭酸ガスレーザビーム31は、レーザ光透過積層膜21
で反射が防止されるとともに、同積層膜を通過し、さら
に基板および可視光反射積層膜を通過する。一方、可視
光であるHe−Neレーザビーム32は、基板裏面の可視光反
射積層膜22で反射される。このようにして、図に示すよ
うに、通過した炭酸ガスレーザビームと反射されたHe−
Neレーザビームとはミキシングされる。また、可視光反
射積層膜22を通過してGaAs基板11内に侵入した可視光
は、吸収され完全に減衰される。このため、従来のよう
に基板内で多重反射して、結果的に基板面から出射する
ことはない。したがって、可視光が複数本に分岐される
現象は回避される。The mixing filter of the present invention is used as shown in FIG. As shown in the figure, the laser light transmitting laminated film 21 on the front surface of the GaAs substrate 11 is irradiated with the carbon dioxide gas laser beam 31 at an incident angle of 45 °, while the visible light reflecting laminated film 22 on the rear surface of the GaAs substrate 11 is covered with the carbon dioxide laser beam 31. A He-Ne laser beam 32 is emitted perpendicularly to the traveling direction of the beam 31. At this time, the carbon dioxide gas laser beam 31 is applied to the laser light transmitting laminated film 21.
In addition to preventing reflection, the light passes through the same laminated film and further through the substrate and the visible light reflecting laminated film. On the other hand, the He-Ne laser beam 32 which is visible light is reflected by the visible light reflection laminated film 22 on the back surface of the substrate. In this way, as shown in the figure, the carbon dioxide laser beam that passed through and the reflected He-
It is mixed with the Ne laser beam. In addition, visible light that has passed through the visible light reflection laminated film 22 and entered the GaAs substrate 11 is absorbed and completely attenuated. Therefore, unlike the prior art, there is no multiple reflection within the substrate and consequently no emission from the substrate surface. Therefore, the phenomenon that visible light is branched into a plurality of lines is avoided.
［実施例］ この発明に伴うミキシングフィルタの一実施例を第１
図に示す。第１図の示すとおり、ミキシングフィルタ10
において、GaAs基板11のS1面11a上には、膜厚0.412±0.
018μｍのThF4層12が形成され、さらにThF4層12上に
は、膜厚0.848±0.050μｍのZnSe層13が形成されてい
る。一方、GaAs基板11のS2面11bには、膜厚0.848±0.01
0μｍのThF4層14、膜厚0.280±0.010μｍのZnSe層15、
膜厚0.128±0.010μｍのThF4層16および膜厚0.074±0.0
10μｍのZnSe層17が順次積層されている。[Embodiment] The first embodiment of the mixing filter according to the present invention
Shown in the figure. As shown in FIG. 1, the mixing filter 10
At the S 1 surface 11a of the GaAs substrate 11, the film thickness 0.412 ± 0.
A ThF 4 layer 12 having a thickness of 018 μm is formed, and a ZnSe layer 13 having a film thickness of 0.848 ± 0.050 μm is further formed on the ThF 4 layer 12. On the other hand, on the S 2 surface 11b of the GaAs substrate 11, the film thickness 0.848 ± 0.01
0 μm ThF 4 layer 14, 0.280 ± 0.010 μm thick ZnSe layer 15,
ThF 4 layer 16 with film thickness 0.128 ± 0.010μm and film thickness 0.074 ± 0.0
A 10 μm ZnSe layer 17 is sequentially stacked.
このような構造のミキシングフィルタ10において、S1
面11a上に形成されるThF4層12およびZnSe層13は、波長1
0.6μｍの炭酸ガスレーザビームの反射を防止し、入射
される炭酸ガスレーザビームを反射損失なく基板内に導
く。また、S2面11b上に形成される４つの層は、基板内
を透過してくる炭酸ガスレーザビームを反射損失なく出
射させる特性を有するとともに、波長0.633μｍのHe−N
eレーザビームを高効率で反射させる特性を有してい
る。なお、上記４層のうち外側のZnSe層17およびThF4層
16が、特にHe−Neレーザビームの高反射に関与してい
る。上述した構造のミキシングフィルタにおいて、S111
a面側から炭酸ガスレーザビームを、S2面11b側からHe−
Neレーザビームをそれぞれ入射角45゜で照射すれば、前
述したように炭酸ガスレーザビームはほとんど損失なく
ミキシングフィルタ10を透過し、He−Neレーザビームは
高反射率で反射される。その結果、波長の異なる２種の
ビームはミキシングされる。また、反射されずに基板内
に侵入したHe−Neレーザビームは、GaAs基板11に吸収さ
れてしまう。In the mixing filter 10 having such a structure, S 1
The ThF 4 layer 12 and the ZnSe layer 13 formed on the surface 11a have a wavelength of 1
The 0.6 μm carbon dioxide laser beam is prevented from being reflected, and the incident carbon dioxide laser beam is guided into the substrate without reflection loss. In addition, the four layers formed on the S 2 surface 11b have the property of emitting the carbon dioxide laser beam that has passed through the inside of the substrate without reflection loss, and the He-N of wavelength 0.633 μm.
e It has the property of reflecting the laser beam with high efficiency. Of the above four layers, the outer ZnSe layer 17 and the ThF 4 layer
16 is particularly responsible for the high reflection of the He-Ne laser beam. In the mixing filter having the above structure, S 1 11
A carbon dioxide laser beam is applied from the a side, and He − from the S 2 surface 11b side.
When the Ne laser beams are irradiated at an incident angle of 45 °, respectively, as described above, the carbon dioxide gas laser beam passes through the mixing filter 10 with almost no loss, and the He-Ne laser beam is reflected with high reflectance. As a result, the two types of beams having different wavelengths are mixed. Further, the He—Ne laser beam that has entered the substrate without being reflected is absorbed by the GaAs substrate 11.
以上に示したミキシングフィルタの可視・近赤外領域
（波長500nm〜1000nm）の45゜入射角に対する反射率ス
ペクトルおよび赤外領域（4000cm-1〜500cm-1）の45゜
入射光に対する透過率スペクトルをそれぞれ第４図およ
び第５図に示す。図から明らかなように、0.633μｍ非
偏光に対する反射率は78.9％であり、10.6μｍ非偏光に
対する透過率は98.5％であった。このような光学特性
は、波長0.633μｍの可視光を位置決め用ガイド光とし
て満足に用いることができることを保証し、低出力の炭
酸ガスレーザによる熱加工等において、レーザの透過率
がまったく問題のないことを示している。The reflectance spectrum of the mixing filter shown above for 45 ° incident angle in the visible / near infrared region (wavelength 500 nm to 1000 nm) and the transmittance spectrum for 45 ° incident light in the infrared region (4000 cm -1 to 500 cm -1 ). Are shown in FIG. 4 and FIG. 5, respectively. As is clear from the figure, the reflectance for 0.633 μm unpolarized light was 78.9%, and the transmittance for 10.6 μm unpolarized light was 98.5%. Such optical characteristics ensure that visible light with a wavelength of 0.633 μm can be satisfactorily used as the positioning guide light, and that there is no problem with the laser transmittance in thermal processing with a low-power carbon dioxide laser. Is shown.
なお、この発明に従うミキシングフィルタのレーザ光
透過積層膜および可視光反射積層膜の膜厚および積層構
造は、上記実施例に限定されるものではない。The film thickness and the laminated structure of the laser light transmitting laminated film and the visible light reflecting laminated film of the mixing filter according to the present invention are not limited to the above embodiments.
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明に従うミキシングフィ
ルタを用いれば、45゜入射炭酸ガスレーザビームをほと
んど損失なく透過せしめる一方、可視光を用いる45゜入
射ガイドビームを高反射率で反射して、これら２種のビ
ームをミキシングすることができる。しかも、GaAs基板
に侵入してきたガイドビームは、基板に吸収されてしま
うため、ガイドビームの分岐現象を起こすことがない。
したがって、この発明に従うミキシングフィルタによっ
て、炭酸ガスレーザビームをガイドビームで目的の位置
に精度よく照射することができる。[Effects of the Invention] As described above, when the mixing filter according to the present invention is used, a 45 ° incident carbon dioxide laser beam can be transmitted with almost no loss, while a 45 ° incident guide beam using visible light is reflected with high reflectance. Thus, these two types of beams can be mixed. Moreover, since the guide beam that has entered the GaAs substrate is absorbed by the substrate, the branching phenomenon of the guide beam does not occur.
Therefore, with the mixing filter according to the present invention, it is possible to accurately irradiate the target position with the carbon dioxide laser beam with the guide beam.
第１図は、この発明に従うミキシングフィルタの一例を
示す断面図である。 第２図は、この発明に従うミキシングフィルタの使用状
態を示す模式図である。 第３図は、ミキシングフィルタの使用状態を示す模式図
である。 第４図は、第１図に示すミキシングフィルタの45゜入射
可視・近赤外光に対する反射率スペクトルである。 第５図は、第１図に示すミキシングフィルタの45゜入射
赤外光に対する透過率スペクトルである。 図において、10はミキシングフィルタ、11はGaAs基板、
21はレーザ光透過積層膜、22は可視光反射積層膜を示
す。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a mixing filter according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing a usage state of the mixing filter according to the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram showing a usage state of the mixing filter. FIG. 4 is a reflectance spectrum of the mixing filter shown in FIG. 1 for 45 ° incident visible / near infrared light. FIG. 5 is a transmittance spectrum of the mixing filter shown in FIG. 1 for 45 ° incident infrared light. In the figure, 10 is a mixing filter, 11 is a GaAs substrate,
Reference numeral 21 denotes a laser light transmitting laminated film, and 22 denotes a visible light reflecting laminated film.
Claims (1)
される炭酸ガスレーザ光の反射を防止しながら透過させ
るためのレーザ光透過積層膜と、前記基板の裏面に設け
られ、前記炭酸ガスレーザ光とミキシングするため入射
される可視光を反射させるための可視光反射積層膜とを
備える炭酸ガスレーザビーム用ミキシングフィルタにお
いて、 前記基板が、GaAs基板であることを特徴とする炭酸ガス
レーザビーム用ミキシングフィルタ。1. A substrate, a laser beam transmitting laminated film provided on a front surface of the substrate for transmitting incident carbon dioxide laser light while preventing reflection thereof, and a carbon dioxide laser provided on a back surface of the substrate. A mixing filter for a carbon dioxide gas laser beam, comprising a visible light reflection laminated film for reflecting incident visible light for mixing with light, wherein the substrate is a GaAs substrate. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289836A JP2669931B2 (en) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | Mixing filter for carbon dioxide laser beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2289836A JP2669931B2 (en) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | Mixing filter for carbon dioxide laser beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162001A JPH04162001A (en) | 1992-06-05 |
| JP2669931B2 true JP2669931B2 (en) | 1997-10-29 |
Family
ID=17748402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2289836A Expired - Lifetime JP2669931B2 (en) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | Mixing filter for carbon dioxide laser beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2669931B2 (en) |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP2289836A patent/JP2669931B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04162001A (en) | 1992-06-05 |
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